专利名称：无级增速型的风力发电系统的制作方法
技术领域：
本发明属于风力发电的新能源技术领域，具体地涉及一种无级增速型的风力发电系统。
背景技术：
目前，现有的风力发电系统的能量转换装置为多级增速的齿轮箱结构，但是，齿轮箱的传动比为固定值，不能随着风速的变化而改变，同时齿轮箱的故障率较高而且维修不方便。直驱形式的风力发电机的风轮与发电机直接联结，虽然没有了齿轮箱的故障，但是，直驱型电机的极对数过多，体积庞大，成本高昂，而且重量比较重，不易于吊装。变速恒频技术是风电中新发展起来的一种变速运行和恒定频率并网的发电方式。当风速低于额定 风速，而且风力发电机与电网连接时，风电的频率要与电网频率保持一致，而发电机的转速可根据风速的情况实时的进行调整，以便于捕获最大的风能量。现有风电系统的变速恒频方法是采用电气控制方式的，该方式需要造价昂贵的整流与逆变设备，该类设备不仅能量损失比较大，而且使得发电系统的结构庞大复杂，电气控制系统的大功率调速可靠性比较差，结构很复杂。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种无级增速型的风力发电系统，通过可以无级调速控制的三级差动行星齿轮一级平行轴齿轮系的动力分汇流增速机构，将风轮捕获的风能转化为发电机的电能并入电网中，通过调节电液比例溢流阀的控制信号来实现增速比和主轴转速的连续无级的调节，进而稳定发电机转速和发电的频率，实现系统的变速恒频运行。为实现上述目的，本发明的技术方案为:—种无级增速型的风力发电系统，包括风轮，主轴，无级调速机构，三级差动行星齿轮增速机构，液压系统，高速轴以及发电机，系统各部分的连接关系为:风轮通过主轴与无级调速机构相连接，无级调速机构通过三级差动行星齿轮增速机构的第一级行星架与三级差动行星齿轮增速机构连接，三级差动行星齿轮增速机构通过高速轴与发电机连接，风轮的输入能量为风能，其输出动能输入到主轴中，主轴的输出动能输入到无级调速机构，无级调速机构可连续无级的控制和改变其输入转速，稳定其输出转速，并将其输出到后续的三级差动行星齿轮增速机构，三级差动行星齿轮增速机构通过一定传动比的增速传动，将输入的功率和动力传递到高速轴，高速轴的转速与发电机同步，以便于将动能输出到发电机中，发电机将高速轴输入的能量转变为电能并送入电网中。优选地，所述无级调速机构为常闭式，动压粘性润滑传动与控制的调速机构，该机构主要设置有并排布置在端盖上的一组单作用弹簧复位型的调速液压缸，主动滑膜副组，被动滑膜副组，机构各部分的连接关系为:主轴通过其右端的外齿与主动滑膜副组的内齿相啮合而连接，主动滑膜副组与被动滑膜副组通过其中间油液的动压粘性作用而连接，被动滑膜副组的外齿与第一级行星架左端的内齿相啮合而连接，而第一级行星架与三级差动行星齿轮增速机构)连接。优选地，所述三级差动行星齿轮增速机构为三级形式的差动行星齿轮和一级的平行轴齿轮系的动力分汇流增速机构，其中，第一级行星架与第二级内齿圈固定连接，并将功率分流输入到第二级行星架和第二级内齿圈，第二级行星架与第一级太阳轮和第一级内齿圈相啮合连接，并将其功率输入到第一级太阳轮；第二级内齿圈与第二级行星轮相啮合连接，并将其功率输入到第二级行星轮和第三级内齿圈；第一级太阳轮与第三级行星架固定连接，并将其功率输入到第三级行星架；第三级行星架分别与第三级内齿圈和第三级太阳轮相啮合，第三级内齿圈与第三级行星架的功率汇合并经过第三级太阳轮输出到平行轴输入齿轮，平行轴输入齿轮与高速轴齿轮相啮合，并将功率通过高速轴齿轮输出到高速轴上。优选地，所述液压系统由液压润滑供油系统和液压控制系统两部分构成，二者使用共同的油箱，所述液压润滑供油系统的作用为向无级调速机构供油以形成工作油膜，实现机构的动压剪切润滑传动，并将产生的热量通过冷却器散掉，同时实现对无级调速机构主要零部件润滑的作用，液压润滑供油系统的主油管路中主要设置了第二液压泵，第三过滤器，冷却器和溢流阀，第二电动机带动第二液压泵.工作，第二液压泵通过液压管路与第三过滤器和冷却器相连接，冷却器与无级调速机构的润滑油进油口相连接，油箱中的液压油经过第三过滤器，液压泵，冷却器进入无级调速机构为其供油润滑并冷却，溢流阀用以调节润滑供油系统的压力，并可作为系统安全阀，第二压力表安装于旁路并与液压控制系统通过可调节流器相连，检测并反馈润滑油路的压力大小；所述液压控制系统根据系统所处的工况条件不同而供给一组调速液压缸以相应的工作压力的液压油，实现系统传动的连续无级变速的目的，液压控制系统的主油管路中主要设置有第一过滤器和第二过滤器，电动机带动的第一液压泵，比例溢流阀，第一压力表，高速开关阀，可调节流器，单作用弹簧复位型的调速液压缸，第一电动机带动第一液压泵.工作，第一液压泵通过液压管路`与第一过滤器和第二过滤器相连接，高速开关阀，第一压力表和比例溢流阀均安装于第一过滤器的出油口，温度表安装于旁路并通过可调节流器与液压润滑供油系统相连接。优选地，所述风力发电系统进一步包括控制部分，控制部分主要设置有系统控制器和实现系统参量分布检测的传感器组，传感器组主要包括调速液压缸压力传感器，调速液压缸位移传感器，液压油温度传感器，风速仪，转速传感器，系统控制器实现系统参量的集中控制和系统变速恒频运行的协调处理，传感器组实现分布的参量如液压油压力，位移，温度和系统转速的测量并反馈到控制器中进行运算和处理，其中，风轮处安装风速仪用以检测风速大小，在主轴和第一级行星架处分别安装第一转速传感器和第二转速传感器，分别用于测量其转速大小，并转换为电压信号输入到所述系统控制器中，在调速液压缸处布置位移传感器和压力传感器用以检测调速液压缸的位移和油压大小，在润滑供油回路安装液压油温度传感器用以测量液压油温度。优选地，将风速仪测得的风速V，主轴上的第一转速传感器测得的主轴转速信号ω，第一级行星架处的第二转速传感器测得的第一级行星架转速信号ω。，调速液压缸压力和位移传感器的压力和位移信号一并输入到系统控制器中，系统控制器在确保高速轴转速恒定的情况下，根据最佳叶尖速比表达式和最佳主轴转速对输入的信号进行运算和处理，获得最佳的主轴转速信号，并将其作为转速的给定信号而输入到液压控制系统中的比例溢流阀中，比例溢流阀控制和调定调速液压缸的位移和压力的大小，并进而连续的控制无级调速机构的无级传动比，使得系统在风速波动时，能够有效的跟踪最佳叶尖速比，从而实现在高速轴和发电机转速恒定情况时的最大风能量捕获，实现变速恒频运行。与现有技术相比，本发明的有益效果如下:(I)本系统仅需要通过精确的控制调速液压缸的压力便可实现系统的无级连续的变速恒频运行，从而无需复杂而且昂贵的变流装置；(2)系统无级调速机构比较适合大功率传动的无级调控，因而系统能够实现较大功率和较大扭矩的传动和控制，而且输出功率的稳定性比较好；(3)通过控制调速液压缸的压力来实现变速恒频控制的运行的方法简单易行，可
靠性高；(4)系统中设计的电液比例溢流阀能够准确的控制调速液压缸的压力，因而系统无级变速灵敏度高，调速范围宽，转速稳定精度和传动效率高；(5)系统的无级调速机构的结构紧凑，通过无级平稳的调节能对传动链和三级差动行星齿轮增速机构起到过载保护作用，可实现系统连续平滑运行，并能够有效缓解电网冲击；(6)系统不仅可以有效地实现风能动力的分流与汇流传动，而且增大了齿轮系机构的功率密度；(7)系统三级差动行星齿轮增速结构简洁紧凑，动载荷分布比较均匀，大幅度消减了动态载荷冲击与振动，提高了系统运行的可靠性与稳定性；(8)系统不仅不需要了变频器，而且可将发电机转速稳定在额定值，风力发电模式回归到同步发电机恒速运行并直接向电网供电的模式，大大简化了风电系统的整机结构。
图1为本发明实施例的无级增速型风力发电系统的系统结构示意图；图2为本发明实施例的无级增速型风力发电系统的无级调速机构的结构示意图；图3为本发明实施例的无级增速型风力发电系统的变速恒频运行的控制原理图；图4所示为本发明实施例的无级增速型风力发电系统的系统的风能利用系数和叶尖速比值之间的关系。附图标记说明:1-风轮；2_主轴；3_调速液压缸；4_高速开关阀；5.1-第一压力表；5.2_第二压力表；6_比例溢流阀；7.1-第一过滤器；7.2-第二过滤器；7.3-第三过滤器；8_温度表；9-电动机；10.1-第一液压泵；10.2-第二液压泵；11_主动滑膜副组；12_被动滑膜副组；13-冷却器；14_溢流阀；15_可调节流器；16_油箱；17_第一级行星架；18_第一级太阳轮；19-第一级内齿圈；20_第二级行星架 ；21_第二级内齿圈；22_第二级行星轮；23_第二级内齿圈；24_第三级行星架；25_第三级太阳轮；26_平行轴输入齿轮；27_高速轴齿轮；28_高速轴；29-发电机；30-无级调速机构；31-三级差动行星齿轮增速机构；32-液压控制系统；33-液压润滑供油系统；34_系统控制器；35.1-第一转速传感器；35.2-第二转速传感器；36-风速仪；37_液压油温度传感器；38_调速液压缸位移传感器；39_调速液压缸压力传感器；ω opt-系统最佳的主轴转速信号；ω -系统的主轴转速信号；ω。-系统的第一级行星架转速信号；δ -系统的无级调速机构中主被动摩擦副组间的储油；λ opt-风轮的最佳叶尖速比值。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。参考图1，所示为本发明实施例的无级增速型的风力发电系统的系统结构示意图，其包括风轮1，主轴2，无级调速机构30，三级差动行星齿轮增速机构31，液压系统，高速轴28以及发电机29，系统各部分的连接关系为:风轮I通过主轴2与无级调速机构30相连接，无级调速机构30通过三级差动行星齿轮增速机构31的第一级行星架17与三级差动行星齿轮增速机构31连接，三级差动行星齿轮增速机构31通过高速轴28与发电机29连接，风轮I的输入能量为风能，其输出动能输入到主轴2中，主轴的输出动能输入到无级调速机构30，无级调速机构30可连续无级的控制和改变其输入转速，稳定其输出转速，并将其输出到后续的三级差动行星齿轮增速机构31，三级差动行星齿轮增速机构31通过一定传动比的增速传动，将输入的功率和动力传递到高速轴28，高速轴28的转速与发电机29同步，以便于将动能输出到发电机29中，发电机29将高速轴输入的能量转变为电能并送入电网中。在具体应用实例中，参见图2，无级调速机构30为常闭式，动压粘性润滑传动与控制的调速机构，该机构主要设置有并排布置在端盖上的一组单作用弹簧复位型的调速液压缸3，主动滑膜副组11，被动滑膜副组12，机构各部分的连接关系为:主轴2通过其右端的外齿与主动滑膜副组11的内齿相啮合而连接，主动滑膜副组11与被动滑膜副组12通过其中间油液的动压粘性作用而连接，被动滑膜副组12的外齿与第一级行星架左端的内齿相啮合而连接，而第一级行星架17与三级差动行星齿轮增速机构31连接。其中，主动滑膜副组11为带有内齿的淬硬的钢片组，钢片端表面覆盖有摩擦材料层和径向储油槽，被动滑膜副组12为带有外齿的，由特殊材料制造的滑膜片组，其端表面同样覆盖有摩擦材料层和径向储油槽。系统主轴2右端在无级调速机构中的部分为开有外渐开线齿廓的齿轮轴，该齿轮轴与带有内齿的主动滑膜副组11相啮合而同步旋转传动，且主动滑膜副组可在主齿轮轴上自由的轴向移动，第一级行星架17的左端在无级调速机构中的部分为开有内渐开线齿廓的内齿圈，该内齿圈与被动滑膜副组12的外齿相啮合而同步旋转，而且被动滑膜副组12可在第一级行星架17的内齿圈内自由的轴向移动。主动滑膜副组11和被动滑膜副组12相间布置，液压润滑供油 系统33的压力油通过主轴中间的油道进入主动滑膜副组11和被动滑膜副组12间的储油槽。无级调速机构30通过高压高粘性的动压油膜实现动压剪切润滑传动与控制。调速液压缸3为一组弹簧复位型的单作用液压缸，通过改变其输出油压和行程的大小可以改变主动滑膜副组11和被动滑膜副组12间的动压油膜的厚度，从而实现系统的无级调速控制。进一步的，三级差动行星齿轮增速机构31为三级形式的差动行星齿轮和一级的平行轴齿轮系的动力分汇流增速机构，其中，第一级行星架17与第二级内齿圈21固定连接，并将功率分流输入到第二级行星架20和第二级内齿圈21，第二级行星架20与第一级太阳轮18和第一级内齿圈19相啮合连接，并将其功率输入到第一级太阳轮18 ;第二级内齿圈21与第二级行星轮22相啮合连接，并将其功率输入到第二级行星轮22和第三级内齿圈23 ;第一级太阳轮18与第三级行星架24固定连接，并将其功率输入到第三级行星架24 ;第三级行星架24分别与第三级内齿圈23和第三级太阳轮25相啮合，第三级内齿圈23与第三级行星架24的功率汇合并经过第三级太阳轮25输出到平行轴输入齿轮26，平行轴输入齿轮26与高速轴齿轮27相啮合，并将功率通过高速轴齿轮27输出到高速轴28上。进一步的，液压系统由液压润滑供油系统33和液压控制系统32两部分构成，二者使用共同的油箱16，液压润滑供油系统33的作用为向无级调速机构30供油以形成工作油膜，实现机构的动压剪切润滑传动，并将产生的热量通过冷却器散掉，同时实现对无级调速机构30主要零部件润滑的作用，液压润滑供油系统33的主油管路中主要设置了第二液压泵10.2，第三过滤器7.3，冷却器13和溢流阀14，第二电动机9.2带动第二液压泵10.2工作，第二液压泵10.2通过液压管路与第三过滤器7.3和冷却器13相连接，冷却器13与无级调速机构30的润滑油进油口相连接，油箱16中的液压油经过第三过滤器7.3，液压泵10.2，冷却器13进入无级调速机构30为其供油润滑并冷却，溢流阀14用以调节润滑供油系统的压力，并可作为系统安全阀，第二压力表5.2安装于旁路并与液压控制系统通过可调节流器15相连，检测并反馈润滑油路的压力大小；液压控制系统32根据系统所处的工况条件不同而供给一组调速液压缸3以相应的工作压力的液压油，实现系统传动的连续无级变速的目的，液压控制系统的主油管路中主要设置有第一过滤器7.1和第二过滤器7.2，电动机带动的第一液压泵10.1，比例溢流阀6，第一压力表5.1，高速开关阀4，可调节流器15，单作用弹簧复位型的调速液压缸3，第一电动机9.1带动第一液压泵10.1工作，第一液压泵10.1通过液压管路与第一过滤器7.1和第二过滤器7.2相连接，高速开关阀4，第一压力表5.1和比例溢流阀6均安装于第一过滤器7.1的出油口，温度表8安装于旁路并通过可调节流器15与液压润滑供油系统相连接。油箱中液压油通过第一过滤器7.1和第二过滤器7.2，第一液压泵10.1，进入调速液压缸3，调速液压缸3的压力由比例溢流阀调定6，比例溢流阀6的压力信号由系统控制器34给定，该信号可根据系统工况条件而为连续变化的可调量。比例溢流阀6的输出压力与输入的给定信号成正比例，并可连续无级调节，从而无级调速机构可实现无级变速控制。系统启动时，可开启高速开关阀4，实现轻载启动，缩短启动电流的冲击持续时间。同时，为防止过多压力油从润滑油路流向控制油泵，本发明实施例在控制油路中设置了可调节流器15，一旦第一液压泵10.1停止工作，则控制第一液压泵
10.1吸空，压力不能自建，主动滑片摩擦副11和被动滑片摩擦副12自动分离，从而避免了烧伤。在又一 具体应用实例中，本发明实施例的无级增速型的风力发电系统进一步包括控制部分，控制部分主要设置有系统控制器34和实现系统参量分布检测的传感器组，传感器组主要包括调速液压缸压力传感器39，调速液压缸位移传感器38，液压油温度传感器37，风速仪36，转速传感器35，系统控制器34实现系统参量的集中控制和系统变速恒频运行的协调处理，传感器组实现分布的参量如液压油压力，位移，温度和系统转速的测量并反馈到控制器中进行运算和处理，其中，风轮I处安装风速仪36用以检测风速大小，在主轴2和第一级行星架17处分别安装转速传感器35，分别用于测量其转速大小，并转换为电压信号输入到系统控制器34中，在调速液压缸3处布置位移传感器38和压力传感器39用以检测调速液压缸的位移和油压大小，在润滑供油回路安装液压油温度传感器37用以测量液压油温度。参见图3，将风速仪36测 得的风速V，主轴上的第一转速传感器35.1测得的主轴转速信号ω，第一级行星架17处的第二转速传感器35.2测得的第一级行星架转速信号ω。，调速液压缸压力和位移传感器的压力和位移信号一并输入到系统控制器34中，系统控制器34在确保高速轴28转速恒定的情况下,根据最佳叶尖速比表达式和最佳主轴转速对输入的信号进行运算和处理，获得最佳的主轴转速信号，并将其作为转速的给定信号而输入到液压控制系统中的比例溢流阀6中，比例溢流阀6控制和调定调速液压缸的位移和压力的大小，并进而连续的控制无级调速机构30的无级传动比，使得系统在风速波动时，能够有效的跟踪最佳叶尖速比，从而实现在高速轴28和发电机29转速恒定情况时的最大风能量捕获，实现变速恒频运行。系统的风能利用系数和叶尖速比值之间的关系示于图4，风能利用系数是表征系统捕获风能大小的比率值，该值越大则表明系统捕获的风能量越大，叶尖速比值λ与风速V之间的关系可表达为λ = ω R/v,其中，R为风轮的半径，ω为系统王轴的转速。根据上述分析可知，在风速为额定值时，当叶尖速比为其最佳值时，风轮捕获的风能量最大。因而当风速V改变时，可改变主轴转速ω，以获得最佳叶尖速比λ _，从而在变速情况时，保证风轮捕获的风能量最大。根据电机学原理可知，发电机发出电能的频率f与发电机转子的转速或高速轴转速η之间的关系式为n = 60f/p，其中，P为电机转子极对数，因而当确保并稳定发电机转子的转速或高速轴转速为额定值时，发电机即可发出额定频率的电能到电网中。根据无级调速机构的动力学原理，Pv = K(aco-bco。)，其中，pv为电液比例溢流阀的压力控制信号，ω为主轴转速，ω。为高速轴转速，K，a，b为与系统结构相关的特征常数。根据上式可知，当高速轴转速为额定值时，主轴转速ω与电液比例溢流阀的压力控制信号成正相关，这样，便可通过控制器调节比例溢流阀的压力控制信号，改变主轴转速，从而跟踪最佳叶尖速比λ opt,并进而实现系统的变速恒频运行。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种无级增速型的风力发电系统，其特征在于，包括风轮(1)，主轴(2)，无级调速机构(30)，三级差动行星齿轮增速机构(31)，液压系统，高速轴(28)以及发电机(29)，系统各部分的连接关系为:风轮(I)通过主轴(2)与无级调速机构(30)相连接，无级调速机构(30)通过三级差动行星齿轮增速机构(31)的第一级行星架(17)与三级差动行星齿轮增速机构(31)连接，三级差动行星齿轮增速机构(31)通过高速轴(28)与发电机(29)连接，风轮(I)的输入能量为风能，其输出动能输入到主轴(2)中，主轴的输出动能输入到无级调速机构(30)，无级调速机构(30)可连续无级的控制和改变其输入转速，稳定其输出转速，并将其输出到后续的三级差动行星齿轮增速机构(31)，三级差动行星齿轮增速机构(31)通过一定传动比的增速传动，将输入的功率和动力传递到高速轴(28)，高速轴(28)的转速与发电机(29)同步，以便于将动能输出到发电机(29)中，发电机(29)将高速轴输入的能量转变为电能并送入电网中。
2.根据权利要求1所述的无级增速型的风力发电系统，其特征在于，所述无级调速机构(30)为常闭式，动压粘性润滑传动与控制的调速机构，该机构主要设置有并排布置在端盖上的一组单作用弹簧复位型的调速液压缸(3)，主动滑膜副组(11)，被动滑膜副组(12)，机构各部分的连接关系为:主轴(2)通过其右端的外齿与主动滑膜副组(11)的内齿相啮合而连接，主动滑膜副组(11)与被动滑膜副组(12)通过其中间油液的动压粘性作用而连接，被动滑膜副组(12)的外齿与第一级行星架左端的内齿相啮合而连接，而第一级行星架(17)与三级差动行星齿轮增速机构(31))连接。
3.根据权利要求1或2所述的无级增速型的风力发电系统，其特征在于，所述三级差动行星齿轮增速机构(31)为三级形式的差动行星齿轮和一级的平行轴齿轮系的动力分汇流增速机构，其中，第一级行星架(17)与第二级内齿圈(21)固定连接，并将功率分流输入到第二级行星架(20)和第二级内齿圈(21)，第二级行星架(20)与第一级太阳轮(18)和第一级内齿圈(19)相啮合连接，并将其功率输入到第一级太阳轮(18);第二级内齿圈(21)与第二级行星轮(22)相啮合连接，并将其功 率输入到第二级行星轮(22)和第三级内齿圈(23);第一级太阳轮(18)与第三级行星架(24)固定连接，并将其功率输入到第三级行星架(24);第三级行星架(24)分别与第三级内齿圈(23)和第三级太阳轮(25)相啮合，第三级内齿圈(23)与第三级行星架(24)的功率汇合并经过第三级太阳轮(25)输出到平行轴输入齿轮(26)，平行轴输入齿轮(26)与高速轴齿轮(27)相啮合，并将功率通过高速轴齿轮(27)输出到高速轴(28)上。
4.根据权利要求1所述的无级增速型的风力发电系统，其特征在于，所述液压系统由液压润滑供油系统(33)和液压控制系统(32)两部分构成，二者使用共同的油箱(16)， 所述液压润滑供油系统(33)的作用为向无级调速机构(30)供油以形成工作油膜，实现机构的动压剪切润滑传动，并将产生的热量通过冷却器散掉，同时实现对无级调速机构(30)主要零部件润滑的作用，液压润滑供油系统(33)的主油管路中主要设置了第二液压泵(10.2)，第三过滤器(7.3)，冷却器(13)和溢流阀(14)，第二电动机(9.2)带动第二液压泵(10.2)工作，第二液压泵(10.2)通过液压管路与第三过滤器(7.3)和冷却器(13)相连接，冷却器(13)与无级调速机构(30)的润滑油进油口相连接，油箱(16)中的液压油经过第三过滤器(7.3)，液压泵(10.2)，冷却器(13)进入无级调速机构(30)为其供油润滑并冷却，溢流阀(14)用以调节润滑供油系统的压力，并可作为系统安全阀，第二压力表(5.2)安装于旁路并与液压控制系统通过可调节流器(15)相连，检测并反馈润滑油路的压力大小； 所述液压控制系统(32)根据系统所处的工况条件不同而供给一组调速液压缸(3)以相应的工作压力的液压油，实现系统传动的连续无级变速的目的，液压控制系统的主油管路中主要设置有第一过滤器(7.1)和第二过滤器(7.2)，电动机带动的第一液压泵(10.1)，比例溢流阀(6)，第一压力表(5.1)，高速开关阀(4)，可调节流器(15)，单作用弹簧复位型的调速液压缸(3)，第一电动机(9.1)带动第一液压泵(10.1)工作，第一液压泵(10.1)通过液压管路与第一过滤器(7.1)和第二过滤器(7.2)相连接，高速开关阀(4)，第一压力表(5.1)和比例溢流阀(6)均安装于第一过滤器(7.1)的出油口，温度表⑶安装于旁路并通过可调节流器(15)与液压润滑供油系统(33)相连接。
5.根据权利要求2所述的无级增速型的风力发电系统，其特征在于，所述风力发电系统进一步包括控制部分，控制部分主要设置有系统控制器(34)和实现系统参量分布检测的传感器组，传感器组主要包括调速液压缸压力传感器(39)，调速液压缸位移传感器(38)，液压油温度传感器(37)，风速仪(36)，转速传感器(35)，系统控制器(34)实现系统参量的集中控制和系统变速恒频运行的协调处理，传感器组实现分布的参量如液压油压力，位移，温度和系统转速的测量并反馈到控制器中进行运算和处理，其中，风轮(I)处安装风速仪(36)用以检测风速大小，在主轴(2)和第一级行星架(17)处分别安装第一转速传感器(35.1)和第二转速传感器(35.2)，分别用于测量其转速大小，并转换为电压信号输入到所述系统控制器(34)中，在调速液压缸(3)处布置位移传感器(38)和压力传感器(39)用以检测调速液压缸的位移和油压大小，在润滑供油回路安装液压油温度传感器(37)用以测量液压油温度。
6.根据权利要求5所述的无级增速型的风力发电系统，其特征在于，将风速仪(36)测得的风速V，主轴上的第一转速传感器(35.1)测得的主轴转速信号ω，第一级行星架(17)处的第二转速传感器(35.2)测得的第一级行星架转速信号ω。，调速液压缸压力和位移传感器的压力和位移 信号一并输入到系统控制器(34)中，系统控制器(34)在确保高速轴(28)转速恒定的情况下，根据最佳叶尖速比表达式和最佳主轴转速对输入的信号进行运算和处理，获得最佳的主轴转速信号，并将其作为转速的给定信号而输入到液压控制系统中的比例溢流阀(6)中，比例溢流阀(6)控制和调定调速液压缸的位移和压力的大小，并进而连续的控制无级调速机构(30)的无级传动比，使得系统在风速波动时，能够有效的跟踪最佳叶尖速比，从而实现在高速轴(28)和发电机(29)转速恒定情况时的最大风能量捕获，实现变速恒频运行。
全文摘要
本发明实施例公开了一种无级增速型的风力发电系统，风轮通过主轴与无级调速机构相连接，无级调速机构通过三级差动行星齿轮增速机构的第一级行星架与三级差动行星齿轮增速机构连接，三级差动行星齿轮增速机构通过高速轴与发电机连接，风轮的输入能量为风能，其输出动能输入到主轴中，主轴的输出动能输入到无级调速机构，无级调速机构可连续无级的控制和改变其输入转速，稳定其输出转速，并将其输出到后续的三级差动行星齿轮增速机构，三级差动行星齿轮增速机构通过一定传动比的增速传动，将输入的功率和动力传递到高速轴，高速轴的转速与发电机同步，以便于将动能输出到发电机中，发电机将高速轴输入的能量转变为电能并送入电网中。
文档编号F03D9/00GK103233862SQ20131012113
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者殷秀兴, 林勇刚, 李伟, 刘宏伟, 顾亚京 申请人:浙江大学